基于证据推理与模型认知的探究式教学实践以,“电解原理的应用”的复习课为例

基于证据推理与模型认知的探究式教学实践以,“电解原理的应用”的复习课为例

偶静波 徐涛

（ 南郑区大河坎中学 陕西 汉中 汉中中学 陕西 汉中）

【摘要】应用探究式教学激发学生的好奇心，启发他们自己去学习解决问题的能力；避免学生陷于题海战术和简单重复基础知识的误区中，通过本复习课做到发展学生的新认识，拓展学生的认识角度及认识深度。在课堂教学中促进核心素养的发展。

【关键词】 电化学；核心素养；探究式教学；科学探究与创新意识

一，探究式教学是发展化学学科素养的重要途径

学科核心素养是学科育人价值的集中体现。是学生通过学科学习而逐步形成的正确观念,关键能力和必备品格。随着新课改的深入，核心素养逐渐成为课堂教学和教育评价的重心。

《普通高中化学课程标准》2017年版。化学学科核心素养包括“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”五个方面。将化学知识与技能的学习，化学思想观念的构建，科学探究与问题解决能力的发展，创新意识和社会责任感的形成等多方面的要求融为一体。体现了化学课程在帮助学生形成未来发展所需的必备品格和关键能力中所发挥的重要作用。高中化学采用探究式教学的模式能更好地突显出学生在教育中的主体地位，让学生学会自我探索,不断突破的创新精神，树立正确的科学观。

探究式教学是以启发学生的自我学习能力并且通过一系列的探究方法帮助学生找到问题的答案或者适合自己的学习方式。其注重“以人为本”，充分发挥学生在教育中的主体地位，激发学生学习的积极性，帮助学生找到适合自己的学习方式，使其愿意主动参与到学习中去，有“要我学”变为“我要学”。探究式教学注重通过引导学生对已有的生活经验和学习经验进行思考，从而启发他们对于新现象新问题的思考，调动他们的思维能力，让整个学习氛围变得活跃。探究式教学主要是通过发现问题和解决问题来完成教学目标。在学生已有的知识基础上引导学生去发现的新的问题或是对已有的却还未解答的问题进行探究，帮助学生解决问题的过程，使其树立正确的科学观。

二，基于化学学科核心素养，设计“电解原理的应用”的复习课

（一）教材与学情分析

“电化学”是高中化学必修2和选修4的核心内容，是对“氧化还原反应”及“化学反应中的能量变化”知识的综合利用，是培养学生“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”。“科学探究与创新意识”等化学学科素养的良好素材。

学生已经基本掌握电解，电镀原理，电解池与原电池的区别，电解方程式的书写，电解质溶液的变化并能归纳常见的电解类型（活泼电极与惰性电极）。具体到电解饱和食盐水的知识，学生也知道氯碱工业原理，也会写电解方程式，但是，对于“氯碱工业中阳离子交换膜的作用”“电解原理微型化实验及其串联电解池”等问题的理解仍然存在较大问题，这说明大多数学生只是记住了零散的知识点，没有将其条理化且未从本质上理解知识，因此需要围绕电解饱和食盐水组织学习进行探究，进一步深入了解电解的本质。本节课的任务始终围绕探究式教学将碎片知识条理化，从本质上区别原电池与电解池。展示探究式教学在复习课中的应用。

（二）教学设计

[师]本节课我们来复习电解原理的应用，首先，看到这个装置。

任务1：复习回顾电解的基本原理

[学生活动]讨论：

1；如何区分阴，阳极？

2；电解质溶液中有哪些离子？

3；电解质溶液中离子的移动方向？

4；离子的放电顺序？

5；电极方程式？

6；闭合回路的形成原因？

【师】电子由电源的的负极流出，流入阴极材料，阴阳离子产生定向移动，阴离子在阳极失去电子，阳离子得到电子，从而形成闭合回路。

设计意图：回归教材回顾，电解池的基本规律和原理：电极的区分，电解质溶液中离子的移动方向，放电性顺序以及电极方程式的书写。使学生明确电解就是电流通过电解质溶液而在两极引起氧化还原反应的过程。

任务2：依据1中的分析提出质疑：上面的电解装置，若用于实际生产是否合理，若不合理，会存在哪些弊端？如何改进？

【师】两极产生的气体混合光照条件下极易发生爆炸，并且阳极产物氯气与阴极产物氢氧化钠反应，从而会降低两者的产量。

设计意图：通过分析提出需要一种装置将阳极产物与阴极产物分开。

任务3：让学生分析工业电解饱和食盐水的装置---氯碱工业：对比上述装置，工作原理改变没有？怎样避免缺陷？

【学生活动】讨论：

1、与原装置比较有什么特点？

2、阳极室的出液口为什么是稀的NaCl？

3、阴极室的进液口用NaCl溶液好不好？

为什么？改用什么最好？

4、离子交换膜的作用？

[师]电解池正负极通过与外电路发生的电子转移，必然改变了本身的荷电状态，对它们与外电路的电子授受造成了障碍，只有两电极通过电解质进行离子的迁移，才能保持电池连续工作，因此需要离子交换膜对离子的迁移进行限制。

[设计意图]通过探讨，了解离子交换膜的作用及其分类.

任务4：实验室中为了将两极产物分开，如何设计？这样可以吗？

【学生活动】讨论;

1，盐桥的作用？

2，将盐桥换成浸泡有饱和氯化钠溶液，滤纸可以吗？

3，将烧杯换成浸有饱和氯化钠的滤纸可以吗？原理相同吗？

【师】盐桥在其中起着平衡电荷，连通溶液，构成内电路，从而形成闭合回路的重要作用。通过原理的分析，将装置转化为微型实验。培养学生通过基本概念的辨析，通过解决问题问题，对认识思路进行固化和迁移。

设计意图：通过双液原电池的的复习，让学生了解盐桥的作用是形成闭合回路的内电路，进一步让学生明确电解质作为内电路的本质是为离子提供自由移动场所。思想撞击：换成浸泡有饱和氯化钠溶液的滤纸，能达到盐桥的作用吗？使学生进一步了解微型实验。

任务5：加上盐桥，可以形成闭合回路，若将盐桥换成金属导线会如何呢？

[学生活动] 讨论：

1、装置能继续工作吗？

2、铁丝作用是什么？

3、负极流出的电子，不能进入溶液，那么铁丝中的电子来自于哪里？

4、两烧杯和并成一个烧杯情况又会怎样呢？

讨论：

1；与上面的装置本质一样吗？

2；铁丝的作用有变化吗？

3；电极反应如何确定？

【师】盐桥连接溶液形成统一的电解质溶液，金属导线是为了传导电子，因此在金属导线的端点会就近在其与电解质溶液接触处发生电极反应，做电极。同时铁丝传导电子，构成外电路。这样（1）为一个电解池，（2）为两个串联的电解池。请大家写出电极反应。

设计意图：通过将盐桥换成金属丝，按照电解的原理金属丝传道的电子来源于阴阳离子在电极上发生的得失电子的反应中的电子，从而实现金属丝对电子的传导，这样就将一个电解池变成了两个串联的电解池。铁丝两段构成阴阳两极。从盐桥到铁丝的替换，不仅是电解池形式的变化，通过分析让学生的认识发生了质的变化，电子不下“水”，离子不上“岸”

任务6：若将铁丝拉直，放入烧杯中，会怎么样呢？

[学生活动] 讨论：

1，溶液换成浸泡有饱和氯化钠溶液的滤纸，电解原理有变化吗？

2、若将滤纸换成PH试纸本质变不变？现象会有何不同？

3、剪成两段后，多出现几个端点？

4、电极方程式是怎么样的？

5、若将铁丝剪为三段，会多出来几个端点？原理有什么不同？

【师】尽管铁丝的形状发生了变化，但是其本质与烧杯并没有发生变化，因此原理与（2）图完全一样。当把烧杯换成浸泡有饱和氯化钠的滤纸后，原理完全相同。当把铁丝一段变为两段时形成了三组串联的电解池。

设计意图：在新课程标准中多次提及“绿色化学”，表现新课程积极关注化学相关的社会现实问题，帮助学生形成可持续发展的观念的设计思路，“微型化化学实验”无疑是对“绿色化学”观念的贯彻，因此，近几年电化学的微型化实验也是考察的重点。

三，总结与反思

在发展学生学科核心素养的导向下，本课复习的目的是巩固基础知识，应用探究式教学激发学生的好奇心，启发他们自己去学习解决问题的能力；避免学生陷于题海战术和简单重复基础知识的误区中，通过本复习课做到发展学生的新认识，拓展学生的认识角度及认识深度。在课堂教学中促进核心素养的发展。

参考文献：

中华人民共和国教育部·普通高中化学课程标准（2017年版）【S】·北京：人民教育出版社，2018

夏志清· 发展学科素养的教学策略及实践【J】·中学化学教学参考，2018（11）16-20